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《機(jī)械雜志》2014年第六期

1基本原理

1.1知識(shí)工程技術(shù)知識(shí)工程是一種將某領(lǐng)域知識(shí)重復(fù)利用于新型設(shè)計(jì)的工程學(xué)理論。[4]其核心是將有關(guān)學(xué)科專業(yè)知識(shí)、領(lǐng)域知識(shí)、用戶成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇依據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)、用戶反饋信息、相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范等知識(shí)嵌入設(shè)計(jì)軟件中，通過知識(shí)再利用，實(shí)現(xiàn)邏輯判斷和推理，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化設(shè)計(jì)，如圖1所示。這些知識(shí)以各種形式存在，例如：設(shè)計(jì)圖表、工程方程式、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、模糊的規(guī)則以及人類直覺等。判斷知識(shí)工程系統(tǒng)是否成功，很大程度上取決于它是否能收集、表示知識(shí)以及應(yīng)用于問題解決。

1.2ATL技術(shù)對SolidWorks的二次開發(fā)從2006版本開始，SolidWorks提供的二次開發(fā)向?qū)е校琕isualC++6.0平臺(tái)上的向?qū)Ь褪腔贏TL技術(shù)構(gòu)造的。[5]ATL實(shí)質(zhì)是一套C++模板庫，它采用特定的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)（包括COM技術(shù)、C++模板類技術(shù)及C++多重繼承技術(shù)等），擺脫了大量冗余代碼，開發(fā)出來的COM應(yīng)用代碼簡潔高效。插件是二次開發(fā)的結(jié)果，插件對象是一個(gè)DLL文件，可以直接加載到SolidWorks軟件中使用，它將注冊信息寫入注冊表。注冊成功后，點(diǎn)擊菜單/工具/插件，彈出的對話框中顯示出當(dāng)前可以加載的插件，以便用戶選擇是否加載該插件。

1.3數(shù)據(jù)庫訪問原理ADO(MicrosoftActiveXDataObjects)是微軟通用數(shù)據(jù)訪問的組成之一。利用ADO提供的API，開發(fā)人員可以訪問任何數(shù)據(jù)類型，它不僅支持關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫，還支持非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫[6]。ADO封裝了OLEDB，但卻屏蔽了OLEDB的復(fù)雜性，開發(fā)人員通過它可以輕松自如地訪問各種類型的數(shù)據(jù)庫。本文正是以Access作為回轉(zhuǎn)支承軸承選型的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，利用ADO數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)來連接Access數(shù)據(jù)庫。

2全回轉(zhuǎn)槳關(guān)鍵部件回轉(zhuǎn)支承軸承設(shè)計(jì)實(shí)例

2.1回轉(zhuǎn)支承軸承設(shè)計(jì)基本流程基于知識(shí)工程的回轉(zhuǎn)支承軸承的設(shè)計(jì)基本流程如圖2所示，首先輸入所需的已知參數(shù)，然后按照靜態(tài)工況與動(dòng)態(tài)工況分別計(jì)算軸向力與傾翻力矩，將計(jì)算所得的結(jié)果參考回轉(zhuǎn)支承承受能力曲線圖，對比后選取滿足條件的曲線圖，再調(diào)用回轉(zhuǎn)支承型號標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，選取滿足條件的曲線圖代號，讀取各數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入SolidWorks環(huán)境生成三維實(shí)體模型。

2.2回轉(zhuǎn)支承軸承的設(shè)計(jì)（1）基于知識(shí)工程的回轉(zhuǎn)支承軸承的設(shè)計(jì)步驟如下：經(jīng)過計(jì)算，舵槳重量為35t，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，正車拖力不少于80t。回轉(zhuǎn)支承到下水平軸的垂直距離為3.129m，回轉(zhuǎn)支承軸承靜態(tài)工況下安全系數(shù)為1.1，動(dòng)態(tài)工況下系數(shù)為1.36。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中單排四點(diǎn)接觸球式（01系列）回轉(zhuǎn)支承軸承的選型計(jì)算公式。式中：F''''a為回轉(zhuǎn)支承當(dāng)量中心軸向力，104N；M''''為回轉(zhuǎn)支承當(dāng)量傾翻力矩，104N；fs為回轉(zhuǎn)支承靜態(tài)工況下的安全系數(shù)；fd為回轉(zhuǎn)支承動(dòng)態(tài)工況下的安全系數(shù)；根據(jù)上式，將已知參數(shù)和所要得出的參數(shù)編輯成對話框，并集成回轉(zhuǎn)支承軸承的選型計(jì)算公式，制定查看回轉(zhuǎn)支承承受能力的參考曲線圖和回轉(zhuǎn)支承型號的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的按鈕，設(shè)置單排四點(diǎn)接觸式（01系列）回轉(zhuǎn)支承軸承的剖面圖，以及各尺寸的編輯框，以供自動(dòng)建模時(shí)的編輯與查看讀出的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。（2）在計(jì)算出靜/動(dòng)態(tài)工況下的軸向力與傾翻力矩后，查看回轉(zhuǎn)支承承受能力曲線圖，查找滿足靜/動(dòng)態(tài)工況下的承受能力曲線圖；然后根據(jù)曲線圖所屬的型號來查找該型號下的回轉(zhuǎn)支承軸承的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，點(diǎn)擊讀取數(shù)據(jù)即可將所選擇的數(shù)據(jù)輸入到編輯框中。利用ADO技術(shù)連接標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫的關(guān)鍵代碼如下所示回轉(zhuǎn)支承承受能力曲線圖與型號標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫如圖3、圖4所示，對話框與參數(shù)如圖5所示。（3）新建SolidWorks零件，選擇已注冊的可自動(dòng)進(jìn)行三維建模的插件（如圖6所示），點(diǎn)擊下拉菜單，根據(jù)所選的回轉(zhuǎn)支承軸承的外形尺寸自動(dòng)建模，外齒為標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒廓。（4）點(diǎn)擊下拉菜單即可完成對外環(huán)，鋼珠，內(nèi)環(huán)，小齒輪的建模，然后進(jìn)行裝配（如圖7所示）。螺旋槳全回轉(zhuǎn)運(yùn)行過程中，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈固定，機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，外圈與三個(gè)小齒輪相嚙合，三個(gè)小齒輪分別由一個(gè)液壓馬達(dá)提供動(dòng)力，因此，為嚙合精確，小齒輪的模數(shù)與壓力角必須與外圈齒輪一致，齒廓為漸開線齒廓，所以小齒輪的齒數(shù)必須大于41，選定小齒輪的齒數(shù)為42。齒輪關(guān)鍵代碼如下：

3結(jié)束語

在基于知識(shí)工程技術(shù)的全回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)行SolidWorks二次開發(fā)的對話框插件，輸入所需已知參數(shù)，可得出靜態(tài)與動(dòng)態(tài)工況下的回轉(zhuǎn)支承軸承的承載力，根據(jù)承載力的數(shù)值選擇滿足條件的回轉(zhuǎn)支承承受能力曲線，然后調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，選擇并讀取該曲線型號下的參數(shù)到編輯框中，利用這些標(biāo)準(zhǔn)外形參數(shù)，通過SolidWorks零件界面的下拉菜單自動(dòng)為外圈、鋼珠、內(nèi)圈、小齒輪建模，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化回轉(zhuǎn)支承軸承的快速建模，降低設(shè)計(jì)開發(fā)成本、設(shè)計(jì)者勞動(dòng)強(qiáng)度以及降低對經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)知識(shí)的依賴，提高了全回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。

作者：楊興林徐天南陳寧單位：江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院